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龙图腾网恭喜中国人民解放军陆军工程大学申请的专利一种认知中继物联网中基于截断自动重传的状态更新方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115484611B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-23发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211205615.9，技术领域涉及：H04W16/14；该发明授权一种认知中继物联网中基于截断自动重传的状态更新方法是由蔡跃明;陈泳;于宝泉;刁宪邦;吴丹;管新荣设计研发完成，并于2022-09-30向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种认知中继物联网中基于截断自动重传的状态更新方法在说明书摘要公布了：一种认知中继物联网中基于截断自动重传的状态更新方法，包括发射功率控制，数据包结构设计，截断自动重传方案设计，迭代优化数据包长和重传次数，发送数据包进行状态更新。综合考虑过时信道状态信息和短数据包特点给系统状态更新带来的影响，使得模型能够更加准确刻画实际认知中继物联网系统中的状态更新过程。在提高系统状态更新性能方面，本发明一方面利用认知物联网中继和截断自动重传协议提高系统的覆盖范围和传输可靠性，提高了频谱资源的利用性能；另一方面通过分析状态更新数据包长度和最大允许重传次数对系统状态更新性能的折衷影响，优化数据包长度和最大允许重传次数进一步提高了系统整体的状态更新性能。

本发明授权一种认知中继物联网中基于截断自动重传的状态更新方法在权利要求书中公布了：1.一种认知中继物联网中基于截断自动重传的状态更新方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：发射功率控制：在Underlay模式的认知物联网中，主网络由一对主发射机和主接收机组成，次网络由次发射机、中继和服务器组成；次发射机和中继的发射功率需要被限制在一个阈值内；次发射机和中继在发送信息前，需要通过感知主接收机受到的干扰，控制最大发送功率在可容忍干扰阈值内，如果干扰超过干扰门限，次发射机要及时调节自身发射功率，以满足主网络的通信服务质量；具体过程为：在Underlay模式的认知中继物联网中，采用短数据包通信，次发射机和中继的发射功率需要被限制在一个阈值内；在实际场景中，短数据包通信很难获得实时的信道状态信息，由于网络中的反馈延迟，次发射机只能使用过时的信道状态信息进行编码；过时信道状态信息的信道建模为 其中，h是实际的信道系数，e是复高斯变量与h具有相同的方差并且与h不相关，ρ是和h之间的相关因子；在次发射机在发送信息前，次发射机需要通过感知主接收机受到的干扰，控制最大发送功率在可容忍干扰阈值内，由于次发射机和中继到主接收机的干扰链路存在过时的信道状态信息，主接收机处的干扰功率可能高于可容忍的干扰阈值IQ；因此，次发射机和中继采用功率控制策略对发送功率进行控制，次发射机和中继的PS和PR发射功率分别表示为 其中，κ1和κ2分别是两跳发射端的功率控制因子，和分别是次发射机和中继到主接收机的过时信道系数，PT是发射端的最大发送功率；假设信道服从瑞利衰落，在第一跳中，主接收机端的实际干扰I1为 其中，hSP是次发射机到主接收机的实时信道系数；受网络中过时信道状态信息的影响，主网络会因为次网络干扰发生中断，中断的概率定义为主接收机处的实际干扰高于干扰功率约束IQ的概率；受次发射机干扰中断概率表示为 其中，其中，为信道hSP和增益联合分布的概率密度函数，x为信道hSP增益变量，y为信道增益变量；表示为 其中，ΩSP为次发射机到主接收机信道增益的均值；通过设置可容忍受次发射机最大干扰中断概率将式6代入式子5，数值求解第一跳功率控制因子κ1的数值，同理得到第二跳功率控制因子κ2；步骤2：数据包结构设计：次发射机确定发射功率后，服务器计算收到信息的信息年龄，利用一维黄金分割算法，优化次发射机的状态更新数据包长度，降低服务器的平均峰值信息年龄；具体过程为：信息年龄作为状态更新系统的性能指标被用于分析该数据包新鲜程度，信息年龄Δt的定义为当前时间t与接收端成功接收到的最新的状态更新数据包产生时间Ut的差值，信息年龄表示为Δt＝t-Ut7在状态更新系统中，使用平均峰值信息年龄来刻画基站处收到的状态信息的平均新鲜程度；峰值信息年龄是在接收到新更新之前的峰值Hi，平均信息年龄峰值为 其中τ是时间限制，Nτ是目的地在τ时间之前收到的数据包数；平均峰值信息年龄表示为 其中，λ为状态包生成速率，θ1和θ2分别为第一跳和第二跳发送的状态更新数据包平均失败的概率，n为状态更新信息的编码长度，B为系统的带宽，L1和L2表示在次网络中两跳内允许的最大重传次数；对于单次单跳状态更新数据包传输，传输失败发生的概率表示为 其中，D为状态更新信息，fγ·为接收端信干噪比概率密度函数；第一跳和第二跳的接收信干噪比为 其中，PS、PR和PP分别是次发射机、中继和主发射机的发射功率，ρSR和ρSR分别是次发射机到中继和中继到服务器过时信道的相关因子，和分别是次发射机到中继和中继到服务器的过时信道系数，hPR和hPD分别是主发射机到中继和服务器的信道系数，σ2为信道的噪声功率；将瑞利衰落信道增益的概率密度函数代入求解得相应的概率密度函数；次发射机向服务器发送状态更新数据包第一跳和第二跳的平均失败概率为 其中，和分别为第一跳和第二跳接收信干噪比的概率密度函数；将式13和14代入到式9中，得到在服务器处的平均峰值信息年龄，利用得到的平均峰值信息年龄，服务器设计状态更新数据包长度和最大允许重传次数，提高系统整体的状态更新性能；优化问题表示为 s.t.nmin＜n＜nmax15bL1＜Lmax15cL2＜Lmax15d其中，约束条件15b是为了将状态更新信息调整在最小的负载信息的编码长度nmin和最大的负载信息的编码长度nmax以内，约束条件15c和15d是为了系统重传性能的有效性；由于优化参数的耦合性，首先将问题15a、15b、15c、15d拆分成优化n和L1,L2的两个子问题；优化状态更新数据包长度的子问题表示为 s.t.nmin＜n＜nmax16b优化最大重传次数的子问题表示为 s.t.L1＜Lmax17bL2＜Lmax17c采用一维黄金分割的方法对第一个子问题进行求解，具体求解步骤如下：步骤21：给定最大重传次数为L1,L2，对16a、16b中的优化问题利用黄金分割算法进行求解，得到数据包长度步骤22：对得到的数据包长度进行取整，得到最佳的状态更新数据包长度为步骤3：截断自动重传方案设计：服务器利用基于确定数据包长的信息年龄采用二维黄金分割法来优化的截断自动重传方案中次发射机和中继设备最大允许重传次数，从而提高系统的状态更新性能；具体求解步骤如下：步骤31：给定步骤2得到的状态更新数据包长n，为对17a、17b、17c中的优化问题利用二维黄金分割算法进行求解，得到步骤32：对得到的导频长度进行取整，得到两跳的最佳最大允许重传次数 步骤4：迭代优化数据包长和重传次数：服务器迭代优化状态更新数据包长度和最大允许重传次数直至算法收敛；服务器将设计的状态更新数据包长度和最大允许重传次数广播给次发射机和中继；步骤5：发送数据包进行状态更新：次发射机和中继根据截断自动重传协议向服务器发送状态更新信息。

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